Januar 21, 2022

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DNA an unwahrscheinlichen Orten hilft, Stammbäume alter Menschen zusammenzusetzen

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Vor hunderttausend Jahren versammelten sich die Neandertaler in einer Höhle, die 3.000 Fuß über dem Meeresspiegel in den Atapuerca-Bergen in Spanien thront. Während sie kochten und den jungen Leuten beim Kampf zusahen, übersäten sie den Boden mit DNA in Haut, Auswurf und anderen Körperresten.

Schmutz hat seit Jahrtausenden genetisches Material angesammelt und geschützt, auch wenn Menschen und Tiere darin Schutz suchen. An der als Estatuas bekannten Fundstelle haben Archäologen seit 2008 zahlreiche Steinwerkzeuge und Tierknochen entdeckt. Der einzige gefundene Neandertalerknochen – eine Zehenspitze mit der Konsistenz von Schweizer Käse – schien zu wertvoll, um für eine DNA-Analyse zerkleinert zu werden. Wissenschaftler konnten daher die genetischen Merkmale der Bewohner und die Verbindungen zu anderen Neandertaler-Clans nicht aufklären.

Stattdessen durchsuchten sie den Schmutz nach loser DNA. 2018 stürzten Forscher in Estatuas in Gruben und sammelten Sedimente in Schichten, die sich vor 70.000 bis 113.000 Jahren gebildet hatten. Sie hatten 2017 fast 800 Sedimentproben aus den Höhlen Chagyrskaya und Denisova in Südsibirien geborgen, vielversprechende Orte, an denen bereits DNA-haltige Fossilien von Neandertalern und ihren denisovarischen Verwandten gefunden wurden.

Am Max-Planck-Institut in Deutschland trennten Benjamin Vernot und seine Kollegen menschliche DNA aus Sequenzen von Tieren, Pflanzen und Mikroben. Das resultierende Wissenschaft und Natur Die Papiere haben gezeigt, dass Schmutz ohne Fossilien und Artefakte genetische Schätze verbergen kann. In der Denisova-Höhle extrahierten die Forscher Fragmente menschlicher DNA aus mehr als 220 Sedimentproben, verglichen mit neun Fossilien mit genetischem Material. Der Schmutz deutete darauf hin, dass dort an verschiedenen Orten Linien von Neandertalern, Denisovanern oder Homo sapiens lebten.

Diese Ergebnisse stimmten mit früheren Fossilienanalysen überein und bewiesen die Nützlichkeit der Methoden für Estatuas, denen DNA-Daten von Fossilien fehlten. Dort zeigten Sedimente, dass vor rund 100.000 Jahren eine neue Gruppe von Neandertalern eingetroffen ist und sich genetisch von Bewohnern früherer Jahrtausende unterschied.

Diese schmutzigen Erkenntnisse haben einen wichtigen Präzedenzfall geschaffen. Artefakte wie Steinwerkzeuge sind weit verbreitet, Fossilien jedoch nicht, insbesondere solche, deren DNA überlebt hat. Studien haben mitochondriale DNA (mtDNA) aus Sedimenten gewonnen, aber dieser Genomextrakt spiegelt nur einen mütterlichen Zweig des Evolutionsbaums wider. “Seine [been] an Orten, an denen keine DNA gefunden wurde, ist es unmöglich, die Genetik mit der wirklich detaillierten Arbeit der Archäologen zu verknüpfen “, indem sie Artefakte analysiert, erklärt Vernot.

Zumindest bisher: Vernots Team hat nukleare DNA, einen vollständigen Stammbaum-Datensatz, aus einigen Proben gewonnen und deutlich mehr mtDNA angehäuft als frühere Studien.

Im Jahr 2021 fischten andere Labore in den Ländern Georgien und Mexiko in Höhlenböden und stellten DNA aus dem Eiszeitgenom wieder her. Homo sapiens, Wolf, Bison und Bär. Währenddessen durchsuchten Wissenschaftler der Harvard University und des Joslin Diabetes Center die Paläofezes. Vor Jahrzehnten in Felsunterkünften in Utah und Mexiko entdeckt, enthielt der 1.000 bis 2.000 Jahre alte Kot verdaute Nahrung, darunter Mais und Heuschrecken. An der Universität von Montana löste die Molekularanthropologin Meradeth Snow kleine Portionen auf, um DNA aus den Bakterien zu extrahieren, die einst das Mikrobiom der Menschen bildeten.

Snows Kollegen rekonstruierten 181 alte mikrobielle Genome und verglichen sie mit Hunderten moderner Stuhlproben aus acht Ländern. Gepostet in Mai Natur Volumen, zeigten die Ergebnisse, dass die heutigen menschlichen Mikrobiome viel weniger vielfältig sind, wahrscheinlich aufgrund von Antibiotika, verarbeiteten Lebensmitteln und verbesserter Hygiene.

“Es ist ein bisschen erstaunlich, wenn du anfängst zu erkennen, wie [gut flora] wir haben keine mehr“, sagt Snow. Die Enthüllung könnte die Gesundheit heute verbessern, da eine verringerte Mikrobiom-Vielfalt zu Krankheiten wie Fettleibigkeit, Diabetes und Autoimmunerkrankungen beitragen kann.

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